DE69308243T2

DE69308243T2 - Sequential pivot bearing booster

Info

Publication number: DE69308243T2
Application number: DE69308243T
Authority: DE
Inventors: Donald Bryan Decorte; Ronald Joseph Eisbrenner; Edward Eugene Sunderman
Original assignee: Savair Inc
Current assignee: Savair Inc
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2013-06-09
Also published as: EP0575223B1; CA2096868C; EP0575223A1; CA2096868A1; DE69308243D1; US5251502A

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. SCOPE OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft insgesamt eine mechanische Vorrichtung für die Vergrößerung einer linearen Kraft, etwa eine Vorrichtung, die verwendet wird, um den Stempel einer Stempel- und Gesenkanordnung zu betätigen. Diese Erfindung betrifft mehr im einzelnen einen mechanischen Kraftverstärker mit einem Schwenkhebel, der aufeinanderfolgend um zwei Schwenkpunkte abläuft, wodurch ein Kraftabgabeteil aufeinanderfolgend zwischen einem Hub mit verhältnismäßig niederer Kraft und einem langsameren Hub mit verhältnismäßig hoher Kraft betätigt wird.The present invention relates generally to a mechanical device for magnifying a linear force, such as a device used to actuate the punch of a punch and die assembly. This invention relates more particularly to a mechanical force amplifier having a pivoting lever that successively travels about two pivot points, thereby actuating a force output member sequentially between a relatively low force stroke and a slower relatively high force stroke.

2. DESCRIPTION OF THE STATE OF THE ART

Der Stand der Technik offenbart eine weite Vielfalt von mechanischen Vorrichtungen, die die mechanische Verstärkung einer Kraft bewirken, die von Hand oder durch eine mechanische Vorrichtung, wie etwa einem Strömungsmittelzylinder, abgegeben wird. Im allgemeinen empfängt ein solcher mechanischer Kraftverstärker als Eingabe eine verhältnismäßig kleine lineare Kraft oder Rotationskraft und verstärkt oder vervielfacht sie, um eine größere Linearkraft zu erzeugen. Für Herstellungsanwendungen wird ein solcher mechanischer Kraftverstärker verwendet, um eine Anordnung aus Stempel und Gesenk zu betreiben, wobei die Eingabekraft meistens von einem strömungsmittelbetriebenen Zylinder oder einem elektrischen oder strömungsmittelbetriebenen Motor erzeugt wird, um ein gewisses Maß der Automatisierung zu gestatten.The prior art discloses a wide variety of mechanical devices that provide for the mechanical amplification of a force applied manually or by a mechanical device such as a fluid cylinder. Generally, such a mechanical force amplifier receives as input a relatively small linear or rotational force and amplifies or multiplies it to produce a larger To generate linear force. For manufacturing applications, such a mechanical force amplifier is used to operate a punch and die assembly, with the input force most often generated by a fluid-operated cylinder or an electric or fluid-operated motor to allow a certain degree of automation.

Wie in den US-Patenten Nrn. 3 453 914 und 3 680 400 (Lemper et al.) gelehrt ist, kann eine Eingabekraft vervielfacht werden, um eine größere Ausgabekraft zu verwenden, indem man einen Exzenter verwendet, der gegen ein Stößelteil gedreht wird, das ein Werkzeug trägt, um Arbeit an einem Werkstück durchzuführen. Die von Lemper et al. gelehrten Kraftverstärker verwenden einen unabhängig angetriebenen Schneckenmechanismus, der mit dem Exzenter zusammenwirkt, um das Stößelteil schrittweise vorwärtszubewegen, so daß die Ausgabe einer jeden Vorrichtung durch eine Schrittbewegung zum Werkstück hin gekennzeichnet ist, gekoppelt mit einer variablen Ausgabekraft am Stößelteil. Die Vorrichtungen sind im Aufbau verhältnismäßig kompliziert und beruhen auf zwei getrennten Eingaben, um die angestrebte Kraftverstärkung zu erzeugen. Dagegen lehrt das US-Patent Nr. 2 390 371 (Ivy) eine einfachere Kraftverstärkungsvorrichtung, die einen Exzenter verwendet, der ein Paar Hebel betreibt, um eine große, lineare Ausgabekraft für einen Stanz- bzw. Stempelvorgang abzugeben. Der mechanische Nutzgrad bzw. die mechanische Untersetzung dieses Exzenters ist jedoch, im Hinblick auf die Kraftverstärkung gesehen, verhältnismäßig gering.As taught in U.S. Patent Nos. 3,453,914 and 3,680,400 (Lemper et al.), an input force can be multiplied to produce a greater output force by using an eccentric that is rotated against a ram member that carries a tool to perform work on a workpiece. The force amplifiers taught by Lemper et al. use an independently driven worm mechanism that cooperates with the eccentric to advance the ram member incrementally so that the output of each device is characterized by a stepping motion toward the workpiece coupled with a variable output force on the ram member. The devices are relatively complex in construction and rely on two separate inputs to produce the desired force amplification. In contrast, U.S. Patent No. 2,390,371 (Ivy) teaches a simpler force amplification device that uses an eccentric that operates a pair of levers to provide a large linear output force for a punching operation. However, the mechanical efficiency of this eccentric is relatively low in terms of force amplification.

Mechanische Kraftverstärker werden verwendet, um ein Werkzeug zu betreiben, das Arbeit an einem Werkstück durchführt, wie etwa eine Anordnung aus Stempel und Gesenk, wie oben vermerkt. Bei solchen Anwendungsfällen ist es in typischer Weise zu bevorzugen, daß das Werkzeug nahe dem Ende seines Hubes verlangsamt wird, um einen unnötigen Aufprall auf das Werkstück zu verhindern. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 4 932 128 (Dacey, Jr.) gelehrt. Dacey, Jr. lehrt einen pneumatischen Zylinder, der an einem Gehäuse angebracht ist, das ein Paar mit Abstand angeordneter Seitenplatten aufweist. Die Kolbenstange des Zylinders ist an einem ersten Ende eines Schwinghebels angebracht, der von einem Paar komplementärer Nuten in den Seitenplatten geführt ist. Das zweite Ende des Schwinghebels ist von der zweiten des Paares komplementärer Nuten geführt, und ein Stößel ist am Schwinghebel zwischen dem ersten und zweiten Ende des Schwinghebels angebracht. Nachdem der Schwinghebel über einen vorgeschriebenen Abstand in einer Translationsbewegung hinwegbewegt wurde, wird das zweite Ende des Schwinghebels angehalten, was den Schwinghebel veranlaßt, um das zweite Ende zu schwenken. Als Ergebnis wird, nachdem das zweite Ende des Schwinghebels angehalten wurde, die Geschwindigkeit des Stößels verringert und die Krafteingabe des Zylinders zum Stößel wird durch die Wirkung des Schwinghebels verstärkt, der um sein zweites Ende schwenkt. Der oben erwähnte Kraftverstärker ist jedoch verhältnismäßig kompliziert, die letztendliche Kraftausgabe wird von der verhältnismäßig geringen Größe des Schwinghebels begrenzt, und der spezielle Aufbau, der vom Schwenkmerkmal des Hebels gefordert wird, ist verhältnismäßig kompliziert, was ein zusätzliches Maß an Genauigkeit erfordert.Mechanical force amplifiers are used to operate a tool that performs work on a workpiece, such as a punch and die assembly as noted above. In such applications, it is typically preferable that the tool be slowed down near the end of its stroke to prevent unnecessary impact with the workpiece. An example of such a device is taught in U.S. Patent No. 4,932,128 (Dacey, Jr.). Dacey, Jr. teaches a pneumatic cylinder mounted to a housing having a pair of spaced-apart side plates. The piston rod of the cylinder is attached to a first end of a rocker arm which is guided by a pair of complementary grooves in the side plates. The second end of the rocker arm is guided by the second of the pair of complementary grooves, and a plunger is attached to the rocker arm between the first and second ends of the rocker arm. After the rocker arm has been moved a prescribed distance in a translational motion, the second end of the rocker arm is stopped, causing the rocker arm to pivot about the second end. As a result, after the second end of the rocker arm is stopped, the speed of the ram is reduced and the force input from the cylinder to the ram is amplified by the action of the rocker arm pivoting about its second end. However, the above-mentioned force amplifier is relatively complicated, the ultimate force output is limited by the relatively small size of the rocker arm, and the special construction required by the pivoting feature of the lever is relatively complicated, requiring an additional degree of precision.

Wie im US-Patent Nr. 3 482 830 (Sendoykas) gelehrt ist, sind auch Ablaufmechanismen im Stand der Technik als zweckmäßig bekannt, um die Ausgabegeschwindigkeit einer Vorrichtung zu ändern, deren Eingabe in Form einer Kraft erfolgt. Dieses Dokument lehrt einen Zylinder, dessen lineare Eingabe über eine Ablaufvorrichtung und zwei getrennte Schwenkzapfen betrieben wird, um die Geschwindigkeit einer Spanneinrichtung zu ändern. Die Schwenkzapfen dienen als aufeinanderfolgende Schwenkpunkte, um welche der Körper der Spannvorrichtung schwenkt, wenn der Zylinder aus- und einfährt. Die Ausgabekraft wird jedoch nicht absichtlich von der Vorrichtung verstärkt, indem das Moment, das vom Zylinder um jeden Schwenkpunkt erzeugt wird, grob gemessen dasselbe ist.As taught in US Patent No. 3,482,830 (Sendoykas), spool mechanisms are also known in the art as useful for changing the output speed of a device whose input is in the form of a force. This document teaches a cylinder whose linear input is controlled by a spool device and two separate pivot pins to change the speed of a clamping device. The pivot pins serve as successive pivot points about which the clamping device body pivots as the cylinder extends and retracts. However, the output force is not intentionally amplified by the device in that the moment generated by the cylinder about each pivot point is roughly the same.

Aus der obigen Erörterung kann ohne weiteres festgehalten werden, daß der Stand der Technik keinen mechanischen Kraftverstärker offenbart, der imstande ist, eine verstärkte Ausgabe an einem eine Arbeit durchführenden Stößel zu erzeugen, während er auch in seinem Aufbau und seinem Betrieb unkompliziert ist. Der Stand der Technik offenbart auch keine solche Vorrichtung, die besonders für die Verwendung einer Stempel- und Gesenkpresse geeignet ist, worin die Ausgabegeschwindigkeit des Stößels nahe dem Ende des Hubes verringert wird, um übermäßige Aufprallasten auf ein Werkstück zu verhindern.From the above discussion, it can be readily concluded that the prior art does not disclose a mechanical force amplifier capable of producing an amplified output on a ram performing a work while also being straightforward in its construction and operation. Nor does the prior art disclose any such device particularly suited for use in a punch and die press wherein the output speed of the ram is reduced near the end of the stroke to prevent excessive impact loads on a workpiece.

Es ist dementsprechend eine kosteneffektive, mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung erforderlich, die zur Verwendung als eine Stempel- und Gesenkpresse geeignet ist, wobei die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung imstande ist, eine Eingabekraft zu verstärken und die verstärkte Kraft an ein Stößelteil abzugeben, welches ein eine Arbeit durchführendes Werkzeug umfaßt, worin die Kraftverstärkung vom Betreiben der Vorrichtung von zwei ortsfesten Schwenkpunkten ausgehend abgeleitet ist, die grob und unkompliziert in ihrem Aufbau ist und auch dazu dient, die Ausgabegeschwindigkeit zu verringern, wenn sich das Werkzeug an das Werkstück annähert.What is needed, accordingly, is a cost-effective mechanical force amplifying device suitable for use as a punch and die press, the mechanical force amplifying device being capable of amplifying an input force and delivering the amplified force to a ram member comprising a work performing tool, wherein the force amplification is derived from operating the device from two fixed pivot points, which is crude and uncomplicated in construction and also serves to reduce the output speed as the tool approaches the workpiece.

Machinery, Band 97, Seite 177 (20. Juli 1960), offenbart einen Mechanismus, bei dem ein Eingabe-Schwinghebel mit einem Ausgabe-Schwinghebel über einen Hebel verbunden ist, der zwei konturierte Kurvenschlitze aufweist, die jeweils einem jeweiligen festen Schwenkpunkt zugeordnet sind. Der Hebel schwenkt am einen Schwenkpunkt am Ende seines Kurvenschlitzes, während der andere Kurvenschlitz über den anderen Schwenkpunkt hinwegläuft. Zwei Hübe des Ausgabe-Schwinghebels werden hierdurch für jeden Hub des Eingabe-Schwinghebels erhalten.Machinery, Volume 97, page 177 (July 20, 1960), discloses a mechanism in which an input rocker arm is connected to an output rocker arm by a lever having two contoured cam slots each associated with a respective fixed pivot point. The lever pivots at one pivot point at the end of its cam slot while the other cam slot passes over the other pivot point. Two strokes of the output rocker arm are hereby obtained for each stroke of the input rocker arm.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein mechanischer Kraftverstärker zur Verwendung mit einem Werkzeug vorgesehen, das an einem Werkstück Arbeit durchführt, wobei der genannte mechanische Kraftverstärker folgende Merkmale aufweist:According to the present invention, there is provided a mechanical power amplifier for use with a tool that performs work on a workpiece, said mechanical power amplifier having the following features:

ein Gehäuse mit einer hieran angebrachten Kurvenplatte;a housing with a cam plate attached thereto;

eine erste und zweite Kurvenkontur, die in der genannten Kurvenpiatte ausgebildet ist;a first and a second curved contour formed in said curved plate;

einen ersten und zweiten Schwenkpunkt, der der ersten bzw. zweiten Kurvenkontur zugeordnet ist;a first and a second pivot point associated with the first and second curve contours, respectively;

einen Schwinghebel, der betrieblich der genannten Kurvenplatte zugeordnet ist, wobei der genannte Schwinghebel ein angetriebenes Ende nahe der genannten ersten Kurvenkontur und ein antreibendes Ende nahe der genannten zweiten Kurvenkontur aufweist;a rocker arm operatively associated with said cam plate, said rocker arm having a driven end proximate to said first cam contour and a driving end proximate to said second cam contour;

ein Paar mit Abstand getrennter Ablauffinger, die am genannten Schwinghebel derart angebracht sind, daß der erste Abtastfinger in den ersten Schwenkpunkt eingreift, während der zweite Abtastfinger an der genannten zweiten Kurvenkontur abläuft, und so, daß der genannte zweite Abtastfinger in den genannten zweiten Schwenkpunkt eingreift, während der genannte erste Abtastfinger an der genannten ersten Kurvenkontur abläuft;a pair of spaced apart tracking fingers mounted on said rocker arm such that the first tracking finger engages the first pivot point while the second tracking finger tracks on said second cam contour, and such that said second tracking finger engages the second pivot point while said first tracking finger tracks on said first cam contour;

Mittel, die mit dem genannten angetriebenen Ende des genannten Schwinghebels in Eingriff stehen, um die Hubbewegung des genannten ersten Ablauff ingers zwischen den genannten ersten Schwenkpunkt und der genannten ersten Kurvenkontur durchzuführen; undmeans engaging said driven end of said rocker arm for effecting the reciprocating movement of said first run-off finger between said first pivot point and said first cam contour; and

ein Ausgabeteil, das mit dem genannten antreibenden Ende des genannten Schwinghebels in Eingriff steht;an output member engaging said driving end of said rocker arm;

wodurch die genannten, einen Hub durchführenden Mittel gegen das angetriebene Ende des genannten Schwinghebeis andrücken, während der genannte erste Abtastfinger mit dem genannten ersten Schwenkpunkt in Eingriff steht und der genannte zweite Abtastfinger die genannte zweite Kurvenkontur abläuft, um eine Hubbewegung des genannten Ausgabeteils mit einem ersten Geschwindigkeits- und Kraftniveau durchzuführen, bis der genannte zweite Abtastfinger in den genannten zweiten Schwenkpunkt eingreift, woraufhin sich der genannte erste Abtastfinger aus dem genannten ersten Schwenkpunkt löst und die genannte erste Kurvenkontur abläuft, um eine Hubbewegung des genannten Ausgabeteils mit einem geringeren Geschwindigkeitsniveau, aber höheren Kraftniveau als dem ersten Geschwindigkeits- und Kraftniveau durchzuführen.whereby said stroking means bears against the driven end of said rocker arm while said first sensing finger is engaged with said first pivot point and said second sensing finger follows said second cam contour to stroking said output member at a first speed and force level until said second sensing finger engages said second pivot point, whereupon said first sensing finger disengages from said first pivot point and follows said first cam contour to stroking said output member at a lower speed level but higher force level than the first speed and force level.

Es ist somit eine mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung vorgesehen, die sowohl eine Eingabekraft verstärkt, um eine größere Ausgabekraft zu erzeugen, die auf ein Ausgabeteil einwirkt, während sie auch die Geschwindigkeit des Ausgabeteils während des letzteren Teils des Ausgabehubes verringert. Die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung ist imstande, für die obigen Ergebnisse zu sorgen, während sie auch in ihrem Aufbau und ihrer Konstruktion dahingehend unkompliziert ist, daß sowohl die Kraftverstärkung als auch die Geschwindigkeitsverringerung durch aufeinanderfolgendes Schwenken einer Koppelung auf einem Paar von Schwenkpunkten durchgeführt werden, die in einem Gehäuse eingebaut sind, welches sowohl eine Eingabevorrichtung als auch eine Angabevorrichtung trägt.There is thus provided a mechanical force amplifying device which both amplifies an input force to produce a greater output force acting on an output member, whilst also reducing the speed of the output member during the latter part of the output stroke. The mechanical force amplifying device is capable of providing the above results whilst also being straightforward in its design and construction in that both the force amplification and the speed reduction are accomplished by successively pivoting a coupling on a pair of pivot points located in are installed in a housing which carries both an input device and an indication device.

Als Ergebnis ist die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung mindestens der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet zur Verwendung mit einem Werkzeug, das Arbeit an einem Werkstück durchführt, wie etwa eine Lochungs- und Klammer-, Niet- bzw. Preßvorrichtung, die verwendet wird, um einen Stempel gegenüber einem Gesenk zu betätigen. Unter Bezugnahme auf ihre Verwendung zusammen mit einer Anordnung aus Stempel und Gesenk beruht die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung im wesentlichen auf einem sequentiellen Drehlager-Kraftverstärker, um für einen anfänglichen Ausfahrhub mit niedriger Kraft für den Stempel und dann später, wenn sich der Stempel an das Gesenk heranbewegt, einen langsameren Ausfahrhub mit hoher Kraft zu sorgen. Der sequentielle Drehlager-Verstärker erreicht diese Funktion durch Verwendung eines Koppelgliedes, das zwei getrennte Schwenkpunkte benutzt, um die Geschwindigkeit und Kraft des Stempels gegenüber dem Gesenk zu bewirken. Obwohl sie eingehend anhand ihrer Verwendung bei einer Stempel- und Gesenkanordnung beschrieben ist, wird ersichtlich, daß die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung für eine weite Vielfalt anderer Anwendungsformen geeignet ist, die auf einer Ausgabekraft zur Durchführung von Arbeit beruhen, ob nun nur das Erfordernis für das Merkmal der Geschwindigkeitsverringerung oder nur für das Merkmal der Kraftverstärkung oder für beide vorliegt.As a result, the mechanical force multiplier device of at least the preferred embodiments of the present invention is particularly well suited for use with a tool that performs work on a workpiece, such as a punch and stapler, riveter or presser device used to actuate a punch relative to a die. With reference to its use with a punch and die assembly, the mechanical force multiplier device essentially relies on a sequential pivot bearing force multiplier to provide an initial low force extension stroke for the punch and then later, as the punch approaches the die, a slower high force extension stroke. The sequential pivot bearing multiplier achieves this function by using a link that uses two separate pivot points to effect the speed and force of the punch relative to the die. Although described in detail in terms of its use with a punch and die assembly, it will be apparent that the mechanical force amplification device of the present invention is suitable for a wide variety of other applications that rely on an output force to perform work, whether the need is for only the speed reduction feature or only the force amplification feature or both.

Die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit mindestens einer Kurvenplatte und in mehr bevorzugtem Maße zwei durch Abstand getrennten Kurvenplatten. Jede Kurvenplatte hat ein Paar Kurvenkonturen, die in dieser ausgebildet sind, um zwei Gruppen von mit Abstand getrennten Kurvenkonturen vorzusehen. Am einen Ende einer jeden Kurvenkontur befindet sich ein Schwenkpunkt, um zwei Gruppen mit Abstand getrennter Schwenkpunkte zu bilden. Das Koppelglied, das oben vermerkt wurde, ist zwischen den Kurvenplatten angeordnet. Das Koppelglied hat ein angetriebenes Ende zwischen einem der beiden Gruppen mit Abstand angeordneter Kurvenkonturen sowie ein antreibendes Ende zwischen der zweiten Gruppe mit Abstand getrennter Kurvenkonturen. Zusätzlich umfaßt das Koppelglied ein Paar Abtastglieder, die am Koppelglied so angebracht sind, daß das erste Abtastglied der beiden Abtastglieder in Eingriff mit der ersten Gruppe mit Abstand getrennter Kurvenkonturen bringbar ist und das zweite Abtastglied in Eingriff mit der zweiten Gruppe mit Abstand getrennter Koppelglieder bringbar ist. Im einzelnen können die Abtastgueder in ihre jeweiligen Gruppen mit Abstand angeordneter Schwenkpunkte nur dann eingreifen, wenn das andere Abtastglied in Eingriff mit seiner entsprechenden Gruppe mit Abstand getrennter Kurvenkonturen eingreift.The mechanical force amplification device comprises a housing having at least one cam plate and more preferably two spaced apart cam plates. Each cam plate has a pair of cam contours formed therein to define two groups of spaced apart separated cam contours. At one end of each cam contour there is a pivot point to form two groups of spaced apart pivot points. The coupling member noted above is disposed between the cam plates. The coupling member has a driven end between one of the two groups of spaced apart cam contours and a driving end between the second group of spaced apart cam contours. In addition, the coupling member includes a pair of sensing members mounted on the coupling member such that the first sensing member of the two sensing members is engageable with the first group of spaced apart cam contours and the second sensing member is engageable with the second group of spaced apart coupling members. Specifically, the sensing members can engage their respective groups of spaced apart pivot points only when the other sensing member engages its corresponding group of spaced apart cam contours.

Der mechanische Kraftverstärker umfaßt auch eine Hubvorrichtung, die in das angetriebene Ende des Koppelgliedes eingreift, um einen Hub des ersten Abtastgliedes längs der ersten Gruppe mit Abstand angeordneter Kurvenkonturen durchzuführen. Ein Ausgabeteil, wie etwa eine Stange, greift in das antreibende Ende ein, um sich in bezug auf das Gehäuse hin- und herzubewegen. Ein Werkzeug, wie etwa ein Stempel, kann am abgelegenen Ende der Stange angebracht werden, um Arbeit an einem Werkstück durchzuführen.The mechanical force amplifier also includes a stroke device engaging the driven end of the coupler to effect a stroke of the first sensing member along the first group of spaced-apart cam contours. An output member, such as a rod, engages the driving end to reciprocate with respect to the housing. A tool, such as a punch, can be attached to the distal end of the rod to perform work on a workpiece.

Im Betrieb führt das einen Hub durchführende Teil einen Hub mit dem angetriebenen Ende des Koppelgliedes durch, während das erste Ablaufteil in Eingriff mit der Gruppe von mit Abstand angeordneten Schwenkpunkten steht und das zweite Ablaufteil an der zweiten Gruppe mit Abstand getrennter Kurvenkonturen abläuft. Die Ausgabe am angetriebenen Ende des Koppelgliedes und somit am Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Ausgabegeschwindigkeit in einer bestimmten Relation bezüglich der Geschwindigkeit aufweist, mit welcher die einen Hub durchführende Vorrichtung betrieben wird. Gleichzeitig ist das Verhältnis zwischen der Eingabekraft der einen Hub durchführende Vorrichtung und der Ausgabekraft am Werkzeug umgekehrt zum Geschwindigkeitsverhältnis. Das zweite Ablaufteil fährt fort, an der zweiten Gruppe mit Abstand angeordneter Kurvenkonturen abzulaufen, bis das zweite Ablaufteil auf die zweite Kurve mit Abstand getrennter Schwenkpunkte trifft und in diese eingreift. Zu diesem Zeitpunkt löst sich das erste Ablaufteil aus der ersten Kurve mit Abstand angeordneter Schwenkpunkte und läuft an der ersten Gruppe mit Abstand angeordneter Kurvenkonturen ab. Dadurch, daß das Koppelglied nun um die zweite Gruppe mit Abstand getrennter Schwenkpunkte geschwenkt wird, die von der Eingabe oder dem angetriebenen Ende des Koppelgliedes am weitesten entfernt sind, ist die Ausgabe am angetriebenen Ende des Koppelgliedes und somit am Werkzeug dadurch gekennzeichnet, daß sie eine proportional niedrigere Ausgabegeschwindigkeit in bezug auf die Geschwindigkeit aufweist, mit welcher die einen Hub durchführende Vorrichtung betätigt wird. Da jedoch das Verhältnis zwischen Eingabekraft der einen Hub durchführenden Vorrichtung in der Ausgabekraft am Werkzeug umgekehrt ist zum Geschwindigkeitsverhältnis, ist die Ausgabekraft der Stange proportional höher als das vorangehende Kraftniveau.In operation, the stroke performing part performs a stroke with the driven end of the coupling member while the first discharge part is in engagement with the group of spaced pivot points and the second run-off member runs on the second group of spaced apart cam contours. The output at the driven end of the link, and hence on the tool, is characterized by having an output speed in a certain relationship with respect to the speed at which the stroke-performing device is operated. At the same time, the relationship between the input force of the stroke-performing device and the output force at the tool is inversely of the speed relationship. The second run-off member continues to run on the second group of spaced apart cam contours until the second run-off member encounters and engages the second curve of spaced apart pivot points. At this time, the first run-off member disengages from the first curve of spaced apart pivot points and runs on the first group of spaced apart cam contours. By now pivoting the link about the second set of spaced apart pivot points which are furthest from the input or driven end of the link, the output at the driven end of the link and hence at the tool is characterized by having a proportionally lower output speed relative to the speed at which the stroke performing device is operated. However, since the ratio of input force of the stroke performing device to output force at the tool is inverse to the speed ratio, the output force of the rod is proportionally higher than the previous force level.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt dieser Erfindung wird die Kraftverstärkung durch die aufeinanderfolgende Verwendung zweier Schwenkpunkte erzielt, die den mechanischen Wirkungsgrad bzw. die mechanische Untersetzung über ein Koppelglied hinweg zwischen einem Eingabeende und einem Ausgabeende ändert. Der mechanische Ablauf der Vorrichtung als solcher ist unkompliziert und als unmittelbares Ergebnis hochwirksam. Die Ablaufteile, die in die Schwenkpunkte eingreifen, sind zu und von den Schwenkpunkten durch ein Paar Konturen geführt, die einen glatten und kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung sicherstellen. Die Bewegung des Koppelgliedes kann durch eine zusätzliche äußere Einstellung reguliert werden, die es begrenzt, wie schnell sich das Koppelglied um einen oder beide Schwenkpunkte drehen kann. Außerdem kann die mechanische Übersetzung der Vorrichtung ohne weiteres durch erneute Anordnung der Schwenkpunkte und erneute Anordnung des Ablaufs am Koppelglied geändert werden.According to a preferred aspect of this invention, the power amplification is achieved by the sequential use of two pivot points which increase the mechanical efficiency or mechanical reduction via across a link between an input end and an output end. The mechanical action of the device itself is straightforward and, as an immediate result, highly efficient. The action parts that engage the pivot points are guided to and from the pivot points by a pair of contours that ensure smooth and continuous operation of the device. The movement of the link can be regulated by an additional external adjustment that limits how fast the link can rotate about one or both pivot points. In addition, the mechanical gearing of the device can be readily changed by re-arranging the pivot points and re-arranging the action on the link.

Zusätzlich gestattet es die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dem Werkzeug, ein hohes Maß des Hubes oder der Linearbewegung zu haben, das es ihm gestattet, sich an Werkstücke verschiedener Dicken anzupassen, während es auch eine Last mit hoher Größe bei einer niedrigen Aufbringungsgeschwindigkeit des letzten Teils des Hubes abgibt.In addition, the mechanical force amplification device of the present invention allows the tool to have a high degree of stroke or linear motion, allowing it to accommodate workpieces of various thicknesses, while also delivering a high magnitude load at a low rate of application of the final portion of the stroke.

Ein anderer beträchtlicher Vorzug der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Schwenkpunkte als integrierte Abschnitte der Kurvenkonturen gebildet sind, um die Anzahl von Komponenten auf ein Mindestmaß zu verringern, die erforderlich sind, um sowohl den Führungs- als auch den Schwenkvorgang auf dem Koppelglied durchzuführen. Die mechanische Berührung wird zwischen den Ablaufgliedern und den Kurvenkonturen aufrechterhalten, so daß die Ausgabe der Vorrichtung kontrolliert ist und einen sanften Übergang zwischen den Abschnitten des Ausgabehubes mit niederer und hoher Kraft aufweist. Zusätzlich ist bei diesem Aufbau und dieser Anordnung das Koppelglied das einzige Bestandteil, das notwendig ist, um die Last zwischen der Eingabevorrichtung und der Ausgabevorrichtung zu übertragen, so daß keine weiteren Vorrichtungsteile notwendig sind, um den Kraftvergrößerungsvorgang der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Demzufolge ist die Vorrichtung äußerst kompakt und leicht, verglichen mit Kraftverstärkungsvorrichtungen mit ähnlichen lastbezogenen Eigenschaften.Another significant advantage of the present invention is that the pivot points are formed as integral portions of the cam contours to minimize the number of components required to perform both the guiding and pivoting action on the coupling member. Mechanical contact is maintained between the output members and the cam contours so that the output of the device is controlled and has a smooth transition between the low and high force portions of the output stroke. In addition, with this construction and arrangement, the coupling member is the only component necessary to transfer the load between the input device and the output device, so that no additional device parts are necessary to carry out the force magnification process of the present invention. Consequently, the device is extremely compact and lightweight compared to force amplification devices with similar load-related characteristics.

Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kraftverstärkungsvorrichtung zum Verstärken einer Eingabekraft und zum Ausgeben einer verstärkten Kraft an ein eine Arbeit durchführendes Ausgabeglied vorzusehen.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a force amplifying device for amplifying an input force and outputting an amplified force to an output member performing work.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, daß die Kraftverstärkungsvorrichtung kompakt und unkompliziert in ihrem Aufbau ist, so daß sie vielseitig ist zur Verwendung in einer typischen Arbeitsumgebung.It is a further object of the invention that the power amplification device be compact and simple in construction so that it is versatile for use in a typical work environment.

Es ist ein noch weiteres Ziel der Erfindung, daß die Kraftverstärkungsvorrichtung ein Koppelglied umfaßt, welches aufeinanderfolgend um ein Paar von Schwenkpunkten so schwenkt, daß das Ausgabeteil unter dem Einfluß einer verhältnismäßig geringen Kraft sich über eine verhältnismäßig große Strecke bewegt und sich dann über eine viel kleinere Strecke unter einer in hohem Maße erhöhten Kraft bewegt.It is a still further object of the invention that the force amplifying device comprises a coupling member which pivots sequentially about a pair of pivot points such that the output member moves a relatively large distance under the influence of a relatively small force and then moves a much smaller distance under a greatly increased force.

Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, daß die Schwenkpunkte als integrierte Teile eines Paares von Kurvenkonturen vorgesehen sein sollen, die am Gehäuse angebracht sind, innerhalb dessen das Koppelglied aufgenommen ist.It is another object of the invention that the pivot points should be provided as integral parts of a pair of cam contours attached to the housing within which the coupling member is housed.

Es ist ein noch anderes Ziel der Erfindung, daß die Kraftverstärkungsvorrichtung als Lochungs- oder Stempelvorrichtung zum Betreiben eines Lochungs- oder Stempelteiles geeignet sein soll.It is yet another object of the invention that the force amplifying device as a punching or stamping device should be suitable for operating a punching or stamping part.

Es ist ein noch anderes Ziel der Erfindung, daß die Kraftverstärkungsvorrichtung so aufgebaut sein soll, daß sie ohne weiteres dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Ausgabelasten vorzusehen, und für eine vorgegebene Eingabe abläuft.It is yet another object of the invention that the power amplifying device should be constructed so that it is readily adapted to provide different output loads and operate for a given input.

Andere Ziele und Vorzüge dieser Erfindung werden aus der Lektüre der folgenden, detaillierten Beschreibung noch näher ersichtlich, die in Verbindung mit den vorgesehenen Zeichnungen herangezogen wird.Other objects and advantages of this invention will become more apparent from a reading of the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung, die in Form einer Kombination aus Stempel und Gesenk gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung;Fig. 1 is a perspective view of a mechanical force multiplier device shown in the form of a combination punch and die in accordance with a preferred embodiment of this invention;

Fig. 2 ist eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1, worin ein eine Arbeit durchführendes Werkzeug zurückgefahren ist, in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung;Fig. 2 is a partially cross-sectional side view of the apparatus of Fig. 1 wherein a work-performing tool is retracted, in accordance with a preferred embodiment of this invention;

Fig. 3 ist eine teilweise quergeschnittene Seitenansicht der Vorrichtung der Fig. 1, worin das die Arbeit durchführende Werkzeug ausgefahren ist, in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung;Fig. 3 is a partially cross-sectional side view of the apparatus of Fig. 1, wherein the work-performing tool is extended, in accordance with the preferred embodiment of this invention;

Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht eines Taumelschwinghebels in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung;Fig. 4 is a detailed view of a wobble rocker arm in accordance with the preferred embodiment of this invention;

Fig. 5 ist eine detaillierte Ansicht einer Seitenplatte, die ein integriertes Paar von Steuerkurvenspuren und Aussparungen in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung aufweist; undFig. 5 is a detailed view of a side plate having an integrated pair of cam tracks and recesses in accordance with the preferred embodiment of this invention; and

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, worin ein Paar miteinander in Verbindung stehender Schwinghebel mit dem Taumelschwinghebel zusammenwirkt und die Steuerkurven-Spuren so ausgebildet sind, daß sie getrennt sind.Fig. 6 is a side view of a second embodiment of the invention, wherein a pair of inter-connected rocker arms cooperate with the wobble rocker arm and the cam tracks are formed so as to be separate.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Perspektivansicht einer mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 gezeigt, die einen sequentiellen Drehstift-Kraftverstärker in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie dargestellt, ist die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 zur verwendung als Lochungs- und Klammer- bzw. Niet- bzw. Preßvorrichtung eingerichtet, die verwendet wird, um einen Stempel 64 gegen ein Gesenk 66 hin zu betätigen. Die folgende Beschreibung wird sich insbesondere auf die Verwendung der vorliegenden Erfindung innerhalb dieser Umgebung der dargestellten Lochungs- und Klammervorrichtung zu Zwecken der Klarheit beziehen, um das Verständnis der Offenbarung zu fördern. Die Lehren der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf eine Lochungs- und Klammervorrichtung beschränkt, und sie kann ohne weiteres von einem Fachmann an eine breite Vielfalt anderer Tätigkeiten angepaßt werden, die auf einer Ausgabekraft zum Ausführen von Arbeit beruhen, ob nun die Tätigkeit nur das Merkmal der Geschwindigkeitsuntersetzung, das Merkmal einer Kraftverstärkung oder beide erfordert.Referring to Fig. 1, there is shown a perspective view of a mechanical force multiplier 10 employing a sequential rotary pin force multiplier in accordance with a preferred embodiment of the present invention. As illustrated, the mechanical force multiplier 10 is adapted for use as a punch and stapler used to actuate a punch 64 against a die 66. The following description will particularly refer to the use of the present invention within this environment of the illustrated punch and stapler for purposes of clarity to promote understanding of the disclosure. However, the teachings of the present invention are not limited to a punch and stapler and it can be readily adapted by one skilled in the art to a wide variety of other operations that rely on an output force to perform work. whether the activity requires only the speed reduction feature, the power amplification feature, or both.

Die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 umfaßt ein Gehäuse 12 mit einer Anzahl von Montageflanschen 54, mittels welcher die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 an einem geeigneten Trageaufbau (nicht gezeigt) angebracht werden kann. Eine strömungsmittelbetriebene Zylinderanordnung 14 ist am Gehäuse 12 angebracht. Die Zylinderanordnung 14 umfaßt eine Zylinderstange 16 (die in den Ansprüchen als eine den Hub durchführende Einrichtung bezeichnet ist), welche von einem Kolben (nicht gezeigt) hin- und herbewegt wird, welcher hin- und herbeweglich innerhalb der Zylinderanordnung 14 angebracht ist. Die Zylinderstange 16 erstreckt sich in das Gehäuse 12 hinein, um auf die inneren Bestandteile des Gehäuses 12 in einer Weise einzuwirken, die weiter unten voll erläutert wird. Unter der Zylinderanordnung 14 befindet sich ein Träger 52, der am Gehäuse 12 angebracht ist. Ein Gesenkträger 58 ist vom Träger 52 her angebracht und steht unterhalb von diesem vor. Der Gesenkträger 58 ist in geeigneter Weise mit einer Aussparung (nicht gezeigt) versehen, in welcher das Gesenk 66 aufgenommen ist. In Längsrichtung auf das Gesenk 66 ist der Stempel 64 ausgerichtet, der an einer Stange 18 angebracht ist. Die Stange 18 erstreckt sich aus dem Gehäuse 12 in einer im wesentlichen zur Zylinderanordnung 14 parallelen Weise. Wie in den Fig. 2 und 3 zu sehen, ist die Stange 18 im Gehäuse 12 mit einem Traglager 56 abgestützt Bevorzugt ist das Traglager 56 aus einem geeignet starren Material, wie etwa Aluminium, gebildet und mit einem verschleißbeständigen Material mit niedriger Reibung beschichtet, wie etwa einem geeigneten Typ von TeflonR, das in der Technik wohlbekannt ist.The mechanical power amplification device 10 includes a housing 12 having a number of mounting flanges 54 by which the mechanical power amplification device 10 can be attached to a suitable support structure (not shown). A fluid-operated cylinder assembly 14 is attached to the housing 12. The cylinder assembly 14 includes a cylinder rod 16 (referred to in the claims as a stroke-performing device) which is reciprocated by a piston (not shown) reciprocally mounted within the cylinder assembly 14. The cylinder rod 16 extends into the housing 12 to act on the internal components of the housing 12 in a manner fully explained below. Below the cylinder assembly 14 is a carrier 52 which is attached to the housing 12. A die carrier 58 is mounted from and projects below the carrier 52. The die carrier 58 is suitably provided with a recess (not shown) in which the die 66 is received. Longitudinally aligned with the die 66 is the punch 64 which is mounted on a rod 18. The rod 18 extends from the housing 12 in a manner substantially parallel to the cylinder assembly 14. As seen in Figures 2 and 3, the rod 18 is supported in the housing 12 by a support bearing 56. Preferably, the support bearing 56 is formed of a suitably rigid material such as aluminum and coated with a low friction wear resistant material such as a suitable type of TeflonR well known in the art.

Die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung beruht im wesentlichen auf einem sequentiellen Drehzapfenverstärker, um einen anfänglichen Ausfahrhub mit niedriger Kraft für den Stempel 64 vorzusehen und dann, wenn sich der Stempel 64 in die Nähe des Gesenks 66 bewegt hat, einen langsameren Ausfahrhub, aber mit größerer Kraft. Der sequentielle Schwenkstiftverstärker erreicht diese Wirkung durch Verwenden eines Taumelschwinghebels 20, der zwei durch einen Abstand getrennte Ablaufstifte 28 und 32 aufweist (in den Ansprüchen als Ablauffinger bezeichnet), welche aufeinanderfolgend in ein entsprechendes Paar Schwenkpunkte eingreift, um die Geschwindigkeit und Kraft des Stempels 64 in bezug auf das Gesenk 66 zu bestimmen. Wie am besten in Fig. 2 und 3 zu sehen ist, ist der Taumelschwinghebel 20 länglich und hat ein Paar gegenüberliegend angeordneter Enden. Wie in Fig. 2 und 3 zu sehen, ist das obere Ende als das angetriebene Ende 36 dahingehend bezeichnet, daß es von der Zylinderstange 16 angetrieben ist, während das untere Ende als das antreibende Ende 38 dahingehend bezeichnet ist, daß es die Stange 18 antreibt.The mechanical force amplification device 10 of the present invention essentially relies on a sequential pivot pin amplifier to provide an initial low force extension stroke for the punch 64 and then, when the punch 64 has moved near the die 66, a slower but higher force extension stroke. The sequential pivot pin amplifier achieves this effect by using a wobble rocker arm 20 having two spaced apart run-off pins 28 and 32 (referred to as run-off fingers in the claims) which sequentially engage a corresponding pair of pivot points to determine the speed and force of the punch 64 with respect to the die 66. As best seen in Figs. 2 and 3, the wobble rocker arm 20 is elongated and has a pair of oppositely disposed ends. As seen in Figs. 2 and 3, the upper end is referred to as the driven end 36 in that it is driven by the cylinder rod 16, while the lower end is referred to as the driving end 38 in that it drives the rod 18.

Sowohl das angetriebene Ende 36 als auch das antreibende Ende 38 haben einen länglichen Schlitz 30 bzw. 34. Der Schlitz 30 im angetriebenen Ende ist mit der Zylinderstange 16 mittels eines Zylinderstangenzapfens 60 gekoppelt, während der Schlitz 34 des antreibenden Endes mit der Stange 18 mittels eines Stangenzapfens 62 gekoppelt ist. Bevorzugt sind die Enden sowohl der Zylinderstange 16 als auch der Stange 18 so ausgebildet, daß sie Joche (nicht gezeigt) sind, in welcher das angetriebene bzw. antreibende Ende 36 und 38 aufgenommen ist. Die Kombination aus Joch und Schlitz gestattet die Relativbewegung zwischen der Zylinderstange 16 und dem Taumelschwinghebel 20 sowie der Stange 18 und dem Taumelschwinghebel 20 zu Zwecken, die in der weiteren Erörterung unten ersichtlich werden. Infolge der Gleitbewegung zwischen den Schlitzen 30 und 34 des angetriebenen Endes und antreibenden Endes und dem Zylinderzapfen 60 bzw. dem Stangenzapfen 62 ist es bevorzugt, daß jedes Teil gehärtet ist, um dem Verschleiß zu widerstehen.Both the driven end 36 and the driving end 38 have an elongated slot 30 and 34, respectively. The slot 30 in the driven end is coupled to the cylinder rod 16 by means of a cylinder rod pin 60, while the slot 34 of the driving end is coupled to the rod 18 by means of a rod pin 62. Preferably, the ends of both the cylinder rod 16 and the rod 18 are formed to be yokes (not shown) in which the driven and driving ends 36 and 38 are received, respectively. The combination of yoke and slot permits relative movement between the cylinder rod 16 and the wobble rocker arm 20 and the rod 18 and the wobble rocker arm 20 for purposes described in the further discussion below. Due to the sliding movement between the driven end and driving end slots 30 and 34 and the cylinder journal 60 and rod journal 62, respectively, it is preferred that each part be hardened to resist wear.

Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 werden die Ablaufstifte 28 und 32, die als Ablaufstift 28 bzw. 32 des angetriebenen Endes bzw. antreibenden Endes bezeichnet sind, jeweils in einer entsprechenden Kurvenspur oder -kontur 42 und 43 des angetriebenen Endes und des antreibenden Endes geführt. Bevorzugt können sich die Ablaufstifte 28 und 32 frei drehen, um die Reibung zwischen ihnen und ihrer jeweiligen Kurvenspur 42 und 43 zu verringern. Die Kurvenspuren 42 und 43 sind in einer Seitenplatte 40 ausgebildet, die an der Seite des Gehäuses 12 angebracht ist. In der bevorzugten Ausführungsform hat das Gehäuse 12 ein Paar mit Abstand getrennter Seitenplatten 40, die auf den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 12 angebracht sind, wie in Fig. 1 zu sehen ist. Zusätzlich ist jede Seitenplatte 40 mit ihrem eigenen Paar von Kurvenspuren 42 und 43 versehen. Bei diesem bevorzugten Aufbau erstreckt sich jeder Ablaufstift 28 und 32 durch den Taumelschwinghebel 20 hindurch, und jedes seiner Enden greift in seine entsprechende Kurvenspur 42 oder 43 ein. Der ersichtliche Vorzug dieser symmetrischen Anordnung ist es, daß keine fliegende Belastung der Ablaufstifte 28 und 32 und des Taumelschwinghebels 20 stattfindet, was zu einem effizienteren Betrieb und zu besseren Verschleißeigenschaften führt. Zum Vorteil der Deutlichkeit jedoch, wird die detaillierte Beschreibung den Betrieb der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 nur in Bezugnahme auf eine Seitenplatte 40 und ihre entsprechenden Kurvenspuren 42 und 43 beschreiben.Continuing to refer to Figures 2 and 3, the run-off pins 28 and 32, referred to as driven end run-off pins 28 and 32, respectively, are each guided in a corresponding driven end and driving end cam track or contour 42 and 43. Preferably, the run-off pins 28 and 32 are free to rotate to reduce friction between them and their respective cam tracks 42 and 43. The cam tracks 42 and 43 are formed in a side plate 40 mounted on the side of the housing 12. In the preferred embodiment, the housing 12 has a pair of spaced-apart side plates 40 mounted on opposite sides of the housing 12, as seen in Figure 1. In addition, each side plate 40 is provided with its own pair of cam tracks 42 and 43. In this preferred construction, each tracking pin 28 and 32 extends through the wobble rocker arm 20 and each of its ends engages its corresponding cam track 42 or 43. The obvious benefit of this symmetrical arrangement is that there is no flying loading of the tracking pins 28 and 32 and the wobble rocker arm 20, resulting in more efficient operation and better wear characteristics. For the sake of clarity, however, the detailed description will describe the operation of the mechanical force amplification device 10 with reference only to one side plate 40 and its corresponding cam tracks 42 and 43.

In der bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Kurvenspuren 42 und 43 des angetriebenen und antreibenden Endes einstückig als U-förmige Kontur ausgebildet, wobei die Schenkel der U-förmigen Kontur als die Kurvenabschnitte dienen, gegen welche die Ablaufstifte 28 und 32 ablaufen. Ein Paar Aussparungen 44 und 46 (in den Ansprüchen als Schwenkpunkte bezeichnet) sind im Ende eines jeden Schenkels der U-förmigen Kontur so ausgebildet, daß die Aussparungen 44 und 46 integrierte Teile der Kurvenspuren 42 und 43 des angetriebenen bzw. antreibenden Endes bilden. Die Aussparungen 44 und 46 erstrecken sich in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg, wie gezeigt, so daß sie als eine Rast in ihrer jeweiligen Kurvenspur 42 und 43 dienen.In the preferred embodiment shown in Fig. 5, the driven and driving end cam tracks 42 and 43 are integrally formed as a U-shaped contour, with the legs of the U-shaped contour serving as the cam portions against which the run-off pins 28 and 32 run. A pair of recesses 44 and 46 (referred to as pivot points in the claims) are formed in the end of each leg of the U-shaped contour such that the recesses 44 and 46 form integral parts of the driven and driving end cam tracks 42 and 43, respectively. The recesses 44 and 46 extend in opposite directions from each other, as shown, so that they serve as a detent in their respective cam tracks 42 and 43.

Der Bogen einer jeden Kurvenspur 42 und 43 ist von der Mitte der gegenüberliegenden Aussparung 44 und 46 aus erstellt und entspricht etwa dem Abstand zwischen den Ablaufstiften 28 und 32, so daß, wie in Fig. 3 dargestellt, der Ablaufstift 32 des antreibenden Endes an seiner entsprechenden Kurvenspur 43 nur dann ablaufen kann, wenn der Ablaufstift 28 des angetriebenen Endes in seine entsprechende Aussparung 44 eingreift. In gleicher Weise kann der Ablaufstift 28 des angetriebenen Endes nur an seiner entsprechenden Kurvenspur 42 ablaufen, wenn der Ablaufstift 32 des antreibenden Endes in seine entsprechende Aussparung 46 eingreift, wie in Fig. 4 dargestellt. Es ist wesentlich, zu vermerken, daß der Abstand zwischen den Ablaufstiften 28 und 32 in Verbindung mit ihren Lagen relativ zum angetriebenen und antreibenden Ende 36 und 38 des Taumelschwinghebels 20 die tatsächliche mechanische Übersetzung bestimmt, die aus der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 verfügbar ist. Dementsprechend ist die Beabstandung der Ablaufstifte 28 und 32 gemeinsam mit den entsprechenden Kurvenspurenkonturen, die erforderlicherweise zu den Ablaufstiften 28 und 32 passen, ein Hauptbelang, wenn man die bevorzugten Betriebsparameter der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 bestimmt.The arc of each cam track 42 and 43 is formed from the center of the opposing recess 44 and 46 and approximately corresponds to the distance between the run-off pins 28 and 32 so that, as shown in Fig. 3, the drive end run-off pin 32 can run on its corresponding cam track 43 only when the driven end run-off pin 28 is engaged in its corresponding recess 44. Similarly, the driven end run-off pin 28 can run on its corresponding cam track 42 only when the drive end run-off pin 32 is engaged in its corresponding recess 46 as shown in Fig. 4. It is important to note that the spacing between the output pins 28 and 32 in conjunction with their positions relative to the driven and driving ends 36 and 38 of the wobble rocker arm 20 determines the actual mechanical transmission available from the mechanical power amplification device 10. Accordingly, the spacing of the output pins 28 and 32 together with the corresponding cam track contours required to match the drain pins 28 and 32, a primary concern when determining the preferred operating parameters of the mechanical force amplification device 10.

Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Der Taumelschwinghebel 20 ist bevorzugt so aufgebaut, daß er für eine feste Lage für einen der beiden Ablaufstifte 28 und 32 sorgt, während er den verbleibenden Ablaufstift 28 und 32 so belastet, daß er irgendwelche schädlichen Toleranzauswirkungen aufnimmt. Als Ergebnis bleibt jeder der Ablaufstifte 28 und 32 in vollem Eingriff mit seiner jeweiligen Kurvenspur 42 und 43 durchgehend über dem Betriebsbereich des Taumelschwinghebels 20 hinweg. Außerdem wird, wenn irgendein Ablaufstift 28 oder 32 auf seine entsprechende Aussparung 44 oder 46 trifft, der Ablaufstift 28 oder 38 wirksam so belastet, daß er in seine Aussparung 44 oder 46 derart eingreift, daß der andere Ablaufstift 28 oder 32 aus seiner Aussparung 44 und 46 freigesetzt wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, umfaßt der Ablaufstift 28 des angetriebenen Endes eine Stift-Positionierungsanordnung 22, die in einer Aussparung neben dem Ablaufstift 28 für das angetriebene Ende aufgenommen ist. Die Stift-Positionierungsanordnung 22 umfaßt eine Druckfeder 26, die zwangsweise den Ablaufstift 28 des angetriebenen Endes in einer Längsrichtung vom Ablaufstift 32 für das antreibende Ende weg belastet. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine Federvorspannung von etwa 80 Pfund ausreicht, um sicherzustellen, daß die Ablaufstifte 28 und 32 ordnungsgemäß in Eingriff mit ihren jeweiligen Kurvenspuren 42 und 43 gelangen. Die Stift-Positionierungsanordnung 22 ist gegenüber der inneren Umgebung des Gehäuses 12 durch eine Halteplatte 24 geschützt.Referring now to Fig. 4, the wobble rocker arm 20 is preferably designed to provide a fixed position for one of the two run-off pins 28 and 32 while loading the remaining run-off pin 28 and 32 to absorb any deleterious tolerance effects. As a result, each of the run-off pins 28 and 32 remains in full engagement with its respective cam track 42 and 43 throughout the operating range of the wobble rocker arm 20. In addition, when any run-off pin 28 or 32 encounters its corresponding recess 44 or 46, the run-off pin 28 or 38 is effectively loaded to engage its recess 44 or 46 such that the other run-off pin 28 or 32 is released from its recess 44 and 46. As shown in Fig. 4, the driven end run-off pin 28 includes a pin locating assembly 22 received in a recess adjacent the driven end run-off pin 28. The pin locating assembly 22 includes a compression spring 26 which positively biases the driven end run-off pin 28 in a longitudinal direction away from the driving end run-off pin 32. In practice, it has been found that a spring preload of about 80 pounds is sufficient to ensure that the run-off pins 28 and 32 properly engage their respective cam tracks 42 and 43. The pin locating assembly 22 is protected from the interior environment of the housing 12 by a retaining plate 24.

Es wird wieder Bezug auf die Fig. 2 und 3 genommen; der Taumelschwinghebel 20 ist mit mindestens einem Anschlag 48 versehen, der einstellbar am Gehäuse 12 angebracht ist. Eine Einstellschraube 50 gestattet es dem Anschlag 48, mühelos eingestellt zu werden, was es dem Anschlag 48 gestattet, so angeordnet zu sein, daß er wahlweise die Bewegung des Taumelschwinghebels 20 an seinem angetriebenen Ende 36 begrenzt. In Auswirkung dient der Anschlag 48 dazu, den Hub der Stange 18 zu begrenzen, was es der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung gestattet, ohne weiteres so eingestellt zu werden, daß sie einen Stempel- oder Lochungsvorgang an Werkstücken verschiedenartiger Dicke durchführt.Referring again to Fig. 2 and 3, the wobble rocker arm 20 is provided with at least one stop 48 adjustably mounted to the housing 12. An adjustment screw 50 allows the stop 48 to be readily adjusted, allowing the stop 48 to be positioned to selectively limit the movement of the wobble lever 20 at its driven end 36. In effect, the stop 48 serves to limit the stroke of the rod 18, allowing the mechanical force amplification device 10 of the present invention to be readily adjusted to perform a stamping or piercing operation on workpieces of varying thickness.

In einer zweiten Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Aufbau einer mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 110 nahezu identisch mit der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der bevorzugten Ausführungsform, wobei der Hauptunterschied in einem Paar Verbindungsschwinghebeln 122 und 124 besteht, die als Ersatz für die Stiftpositionierungsanordnung 22 und die Schlitze 30 und 34 des angetriebenen und antreibenden Endes der bevorzugten Ausführungsform dienen. Wie bei der Stift- Positionierungsanordnung 22 nehmen die Verbindungsschwinghebel 122 und 124 die Auswirkungen der Abmessungstoleranz zwischen den Stiften 28 und 32 sowie den Kurvenspuren 42 und 43 auf. Außerdem lassen die verbindenden Schwinghebel 122 und 124 ein beträchtliches Maß der Fehlausrichtung zwischen der Zylinderstange 16 und dem angetriebenen Ende 136 des Taumelverbindungshebels 120 zu, sowie zwischen der Stange 118 und dem antreibenden Ende 138 des Taumelschwinghebels 120.In a second embodiment, shown in Fig. 6, the structure of a mechanical force amplification device 110 is nearly identical to the mechanical force amplification device 10 of the preferred embodiment, the main difference being a pair of connecting rocker arms 122 and 124 that serve as a replacement for the pin positioning assembly 22 and the driven and driving end slots 30 and 34 of the preferred embodiment. As with the pin positioning assembly 22, the connecting rocker arms 122 and 124 accommodate the effects of the dimensional tolerance between the pins 28 and 32 and the cam tracks 42 and 43. In addition, the connecting rocker arms 122 and 124 allow for a considerable amount of misalignment between the cylinder rod 16 and the driven end 136 of the wobble connecting arm 120, as well as between the rod 118 and the driving end 138 of the wobble rocker arm 120.

Der verbindende Schwinghebel 122 des angetriebenen Endes ist mit der Zylinderstange 116 und dem angetriebenen Ende 136 des Taumelschwinghebels 120 mit einem Paar Zylinderstangenzapfen 160 und 161 verbunden, während der verbindende Schwinghebel 124 des antreibenden Endes mit der Stange 118 und dem antreibenden Ende 138 des Taumelschwinghebels 120 mit einem Paar Stangenzapfen 162 und 163 verbunden ist. Ein Vorteil dieser Anordnung ist es, daß die Gleitbwegung zwischen dem Zylinderstangenzapfen 60 und dem Stangenzapfen 62 sowie dem Schlitz 30 und 34 des angetriebenen und antreibenden Endes der bevorzugten Ausführungsform ausgeräumt ist. Dementsprechend ist die Möglichkeit für Abnutzung ebenfalls an diesen speziellen Stellen verringert. Ein Nachteil bei dem Aufbau der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 6 gezeigt ist, liegt jedoch darin, daß ein geringer Prozentsatz des mechanischen Wirkungsgrades verlorengeht, weil die Zylinderstange 116 und die Stange 118 nicht unmittelbar auf den Taumelschwinghebel 120 einwirken.The connecting rocker arm 122 of the driven end is connected to the cylinder rod 116 and the driven end 136 of the wobble rocker arm 120 by a pair of cylinder rod pins 160 and 161, while the connecting the drive end rocker arm 124 to the rod 118 and the drive end 138 of the wobble rocker arm 120 is connected to a pair of rod pins 162 and 163. An advantage of this arrangement is that the sliding movement between the cylinder rod pin 60 and the rod pin 62 and the driven and drive end slots 30 and 34 of the preferred embodiment is eliminated. Accordingly, the opportunity for wear is also reduced at these particular locations. However, a disadvantage with the construction of the second embodiment shown in Fig. 6 is that a small percentage of the mechanical efficiency is lost because the cylinder rod 116 and rod 118 do not act directly on the wobble rocker arm 120.

In Fig. 6 ist auch ein zweiter Anschlag 148 gezeigt, mit einer entsprechenden zweiten Einstellschraube 150. Der zweite Anschlag 148 ist nahe dem antreibenden Ende 138 des Taumelschwinghebels 120 angeordnet, um unmittelbar den Hub der Stange 118 zu begrenzen. Zusätzlich sind, wie gezeigt, die Kurvenspuren 142 und 143 völlig getrennt in die Seitenplatte 140 eingebracht. Der Betrieb, der der zweiten Ausführungsform zugeordnet ist, bleibt jedoch im wesentlichen identisch mit dem der ersten.Also shown in Fig. 6 is a second stop 148, with a corresponding second adjustment screw 150. The second stop 148 is located near the driving end 138 of the wobble rocker arm 120 to directly limit the stroke of the rod 118. In addition, as shown, the cam tracks 142 and 143 are completely separately incorporated into the side plate 140. The operation associated with the second embodiment, however, remains substantially identical to that of the first.

Im Betrieb sowohl der ersten als auch der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Zylinderanordnung 14 durch ein geeignetes Strömungsmittel, wie etwa Luft, unter fabriktypischen Drücken von etwa 75 psi (Pfund pro Quadratzoll) angetrieben. Unter dem Einfluß der Luft fährt die Zylinderstange 16 aus und führt dadurch mit dem Ablaufstift 32 des antreibenden Endes längs der Kurvenspur 43 des antreibenden Endes einen Hub durch, während der Ablaufstift 28 des angetriebenen Endes in seiner Aussparung 44 gehalten ist, wie in Fig. 2 zu sehen. Dementsprechend bildet die Aussparung 44 einen ersten Schwenkpunkt, um welchen der Taumelschwinghebel 20 während des ersten Teils des Hubes schwenkt. Während dieser Zeit wird der Ablaufstift 32 des antreibenden Endes gezwungen, seiner Kurvenspur 43 zu seiner entsprechenden Aussparung 46 hin zu folgen. Auch während dieses Abschnitts des Hubes kann die Ausgabe einer Stange 18 dadurch gekennzeichnet sein, daß sie verhältnismäßig rasch und mit niederer Kraft erfolgt, weil die Zylinderstange 16 auf einem kürzeren Hebelarm in bezug auf den ersten Schwenkpunkt einwirkt (die Aussparung 44 des angetriebenen Endes), und die Ausgabe, wie sie in der Stange 18 verkörpert wird, ist in Bezugnahme auf den ersten Schwenkpunkt am längeren Hebelarm angeordnet.In operation of both the first and second embodiments of the present invention, the cylinder assembly 14 is driven by a suitable fluid such as air under typical factory pressures of about 75 psi (pounds per square inch). Under the influence of the air, the cylinder rod 16 extends, thereby stroking the drive end release pin 32 along the drive end cam track 43 while the driven end release pin 28 remains in its recess 44 as seen in Fig. 2. Accordingly, the recess 44 forms a first pivot point about which the wobble rocker arm 20 pivots during the first part of the stroke. During this time, the drive end track pin 32 is forced to follow its cam track 43 towards its corresponding recess 46. Also during this portion of the stroke, the output of a rod 18 can be characterized as being relatively rapid and low force because the cylinder rod 16 acts on a shorter lever arm with respect to the first pivot point (the driven end recess 44) and the output as embodied in the rod 18 is located on the longer lever arm with respect to the first pivot point.

Wenn der Ablaufstift 32 des antreibenden Endes auf seine Aussparung 46 trifft, dann wird er durch die Betriebskräfte zwangsweise in die Aussparung 46 gedrückt, die von der Zylinderstange 16 und der Stift-Positionierungsanordnung 22 eingebracht werden. Gleichzeitig läuft der Ablaufstift 28 des angetriebenen Endes aus seiner entsprechenden Aussparung 44 heraus und verfolgt nachfolgend seine Kurvenspur 42 des angetriebenen Endes, wie in Fig. 3 zu sehen. Als Ergebnis bilden der Stift 32 des angetriebenen Endes und seiner Aussparung 46 gemeinsam einen zweiten Schwenkpunkt, um welchen der Taumelschwinghebel 20 während des letzten Teiles des Hubes schwenkt. Während dieses Abschnitts des Hubes kann die Ausgabe an der Stange 18 dadurch gekennzeichnet werden, daß sie verhältnismäßig langsam und mit hoher Kraft erfolgt, weil die Zylinderstange 16 auf einen längeren Hebelarm in bezug auf den zweiten Schwenkpunkt (die Aussparung 46 des antreibenden Endes) einwirkt, und die Ausgabe, wie sie in der Stange 18 verkörpert wird, an einem kürzeren Hebelarm in bezug auf den zweiten Schwenkpunkt angeordnet ist.When the drive end run-off pin 32 encounters its recess 46, it is forced into the recess 46 by the operating forces provided by the cylinder rod 16 and the pin positioning assembly 22. At the same time, the driven end run-off pin 28 runs out of its corresponding recess 44 and subsequently follows its driven end cam track 42 as seen in Fig. 3. As a result, the driven end pin 32 and its recess 46 together form a second pivot point about which the wobble rocker arm 20 pivots during the last part of the stroke. During this portion of the stroke, the output at the rod 18 can be characterized as being relatively slow and high force because the cylinder rod 16 acts on a longer lever arm with respect to the second pivot point (the drive end recess 46) and the output as embodied in the rod 18 is located on a shorter lever arm with respect to the second pivot point.

Als Ergebnis sorgt der Betrieb der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung für einen zweistufigen Betrieb. Während der ersten Stufe, wenn der Stempel 64 in Position gebracht wird, gestattet der erste Schwenkpunkt es dem Stempel 64, sich dem Gesenk 66 rasch anzunähern. Wenn sich danach der Stempel 64 an das Gesenk 66 annähert, beginnt die zweite Betriebsstufe, in welcher der Taumelschwinghebel 20 um den zweiten Schwenkpunkt schwenkt, eine viel langsamere, aber in hohem Maße vergrößerte Kraft vorzusehen. Der langsamere Hub, wenn der Stempel 64 auf das Gesenk 66 trifft, stellt sicher, daß eine übermäßige Stoßbelastung auf ein Mindestmaß reduziert wird.As a result, the operation of the mechanical force amplification device 10 of the present invention provides for a two-stage operation. During the first stage, when the punch 64 is placed into position, the first pivot point allows the punch 64 to rapidly approach the die 66. Thereafter, as the punch 64 approaches the die 66, the second stage of operation begins in which the wobble rocker arm 20 pivots about the second pivot point, providing a much slower but greatly increased force. The slower stroke as the punch 64 meets the die 66 ensures that excessive shock loading is minimized.

Dementsprechend ist es ein wesentlicher Vorzug der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung, daß die mechanische Kraftverstärkung durch die sequentielle Verwendung zweier Schwenkpunkte erreicht wird, die den mechanischen Übersetzungsgrad über den Taumelschwinghebel 20 hinweg zwischen einem Eingangsende (der Zylinderstange 16) und einem Ausgangsende (der Stange 18) ändert. Dieser Aufbau sorgt für den mechanischen Vorgang, der unkompliziert und als unmittelbares Ergebnis hochwirksam ist. Die Schwenkpunkte sind vorteilhafterweise als Aussparungen 44 und 46 in dem Paar von Kurvenspuren 42 und 43 so vorgesehen, daß jeder Ablaufstift 28 und 32 in und außer Eingriff mit seiner jeweiligen Aussparung 44 und 46 geführt wird. Die Bewegung des Taumelschwinghebels 20 wird vom Anschlag 48 reguliert, der es begrenzt, wie weit es dem Taumelschwinghebel 20 gestattet ist, um jeden Schwenkpunkt zu schwenken.Accordingly, it is a significant advantage of the mechanical force amplification device 10 of the present invention that the mechanical force amplification is achieved by the sequential use of two pivot points which change the mechanical gear ratio across the wobble rocker arm 20 between an input end (the cylinder rod 16) and an output end (the rod 18). This structure provides for the mechanical operation which is straightforward and, as an immediate result, highly efficient. The pivot points are advantageously provided as recesses 44 and 46 in the pair of cam tracks 42 and 43 so that each of the run-off pins 28 and 32 is guided into and out of engagement with its respective recess 44 and 46. The movement of the wobble rocker arm 20 is regulated by the stop 48, which limits how far the wobble rocker arm 20 is allowed to pivot about each pivot point.

Zusätzlich gestattet es die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung einem Werkzeug, ein hohes Maß an Hub oder linearer Bewegung während einer ersten Betriebsstufe zu haben, was es der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 ermöglicht, an Werkstücke verschiedenartiger Dicke angepaßt zu werden, während sie auch eine Last mit großer Höhe bei langsamer Aufbringgeschwindigkeit während des letzten Teils des Hubes abgibt. Außerdem kann der mechanische Untersetzungsgrad der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 ohne weiteres dadurch geändert werden, daß man die Seitenplatten 40 mit solchen vertauscht, die Aussparungen 44 und 46 aufweisen, die so verlegt sind, daß sie unterschiedliche Schwenkpunktpositionen festlegen. Der Taumelschwinghebel 20 kann durch einen ersetzt werden, bei dem die Ablaufstifte 28 und 32 anders positioniert sind, um mit den neuen Stellen der Aussparungen 44 und 46 in den Seitenplatten 40 übereinzustimmen.In addition, the mechanical force amplification device 10 of the present invention allows a tool to have a high degree of stroke or linear movement during a first stage of operation, which enables the mechanical booster 10 to be adapted to work pieces of varying thickness while also delivering a high height load at a slow rate of application during the latter part of the stroke. In addition, the mechanical reduction ratio of the mechanical booster 10 can be readily changed by changing the side plates 40 to ones having recesses 44 and 46 relocated to define different pivot point positions. The wobble rocker arm 20 can be replaced by one in which the run-out pins 28 and 32 are repositioned to correspond with the new locations of the recesses 44 and 46 in the side plates 40.

Ein anderer bezeichnender Vorzug der vorliegenden Erfindung ist es, daß die Schwenkpunkte, etwa die Aussparungen 44 und 46, als integrierte Abschnitte der Kurvenspuren 42 und 43 auf eine Weise gebildet sind, die die Anzahl von Bestandteilen auf ein Minimum verringert, die erforderlich sind, um den Taumelschwinghebel 20 in der bevorzugten, oben beschriebenen Weise zu führen und schwenken zu lassen. Die mechanische Berührung ist zwischen den Ablaufstiften 28 und 32 und den Kurvenspuren 42 und 43 so aufrechterhalten, daß die Ausgabe der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10, wie sie in der Stange 18 beobachtet wird, gesteuert wird und einen glatten Übergang zwischen den Abschnitten des Ausgabehubes mit niederer und hoher Kraft aufweist. Zusätzlich ist bei dem Aufbau und der Anordnung der mechanischen Kraftverstärkungsvorrichtung 10 in beiden Ausführungsformen der Taumelschwinghebel 20 das einzige Bestandteil, das erforderlich oder erwünscht ist, um die Last zwischen der Zylinderstange 16 und der Stange 18 zu übertragen, so daß keine zusätzlichen Vorrichtungsteile erforderlich sind, um den Kraftverstärkungsvorgang der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Demzufolge ist die Vorrichtung äußerst kompakt und im Gewicht leicht, verglichen mit Vorrichtungen mit Befähigung zu ähnlichen Lasten.Another significant advantage of the present invention is that the pivot points, such as the recesses 44 and 46, are formed as integral portions of the cam tracks 42 and 43 in a manner which minimizes the number of components required to guide and pivot the wobble rocker arm 20 in the preferred manner described above. Mechanical contact is maintained between the tracking pins 28 and 32 and the cam tracks 42 and 43 such that the output of the mechanical force amplification device 10, as observed in the rod 18, is controlled and has a smooth transition between the low and high force portions of the output stroke. In addition, in the construction and arrangement of the mechanical force amplification device 10 in both embodiments, the wobble rocker arm 20 is the only component required or desired to transfer the load between the cylinder rod 16 and the rod 18, so that no additional device parts required to achieve the force amplification process of the present invention. Consequently, the device is extremely compact and light in weight compared to devices capable of similar loads.

Dementsprechend sorgt die vorliegende Erfindung für eine mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10, die eine Eingabekraft verstärkt, um eine größere Ausgabekraft zu erzeugen, die auf ein Ausgabeteil einwirkt, während sie auch die Geschwindigkeit des Ausgabeteils während des letzten Teils des Ausgabehubes verringert. Die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 verwendet einen sequentiellen Schwenkvorgang, der imstande ist, für die obigen Ergebnisse zu sorgen, während er in Auslegung und Aufbau unkompliziert ist. Die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung ist besonders gut geeignet zur Verwendung mit einem Werkzeug, das eine Arbeit an einem Werkstück durchführt, wie etwa einer Lochungs- und Klammer- bzw. Niet- oder Preßvorrichtung, die verwendet wird, um einen Stempel 64 gegenüber einem Gesenk 66 zu betätigen. Obwohl hier anhand ihrer Verwendung mit einem Satz aus Stempel und Gesenk beschrieben ist, ist die mechanische Kraftverstärkungsvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung auch geeignet, eine breite Vielfalt anderer Arbeitsvorgänge durchzuführen, die auf einer Ausgabekraft beruhen, um Arbeit durchzuführen.Accordingly, the present invention provides a mechanical force amplifying device 10 that amplifies an input force to produce a greater output force acting on an output member while also reducing the speed of the output member during the final part of the output stroke. The mechanical force amplifying device 10 uses a sequential swinging action that is capable of providing the above results while being simple in design and construction. The mechanical force amplifying device 10 of the present invention is particularly well suited for use with a tool that performs a job on a workpiece, such as a punch and stapling device used to actuate a punch 64 against a die 66. Although described herein as being used with a punch and die set, the mechanical force amplification device 10 of the present invention is also suitable for performing a wide variety of other operations that rely on an output force to perform work.

Claims

1. Mechanical power amplifier (10) for use with a tool that performs work on a workpiece, said mechanical power amplifier having the following features:

a housing (12) with a cam plate (40) attached thereto;

a first and second cam contour (42, 43) formed in said cam plate;

a first and a second pivot point (44, 46) associated with the first and second curve contours, respectively;

a rocker arm (20) operatively associated with said cam plate, said rocker arm having a driven end (36) proximate to said first cam contour (42) and a driving end (38) proximate to said second cam contour (42);

a pair of spaced apart tracking fingers (28, 32) mounted on said rocker arm such that the first tracking finger (28) engages the first pivot point (44) while the second tracking finger (32) tracks on said second cam contour (43), and such that said second tracking finger (32) engages the second pivot point (46) while said first tracking finger (28) tracks on said first cam contour (42);

Means (16) engaging said driven end (36) of said rocker arm (20) for effecting the reciprocating movement of said first drain finger (28) between said first pivot point (44) and said first cam contour (42); and

an output member (18) engaging said driving end (38) of said rocker arm (20);

whereby said stroking means (16) bears against the driven end (36) of said rocker arm while said first sensing finger is engaged with said first pivot point and said second sensing finger follows said second cam contour (43) to stroking said output member at a first speed and force level until said second sensing finger engages said second pivot point, whereupon said first sensing finger disengages from said first pivot point and follows said first cam contour (42) to stroking said output member at a lower speed level but higher force level than the first speed and force level.

2. Mechanical power amplifier (10) of claim 1, characterized by:

a second cam plate laterally spaced from and substantially aligned with the first cam plate (40);

a third and fourth cam contour formed in said cam plate, said third and fourth cam contour having a third and fourth pivot point, respectively; and

a second pair of spaced-apart scanning fingers, which are mounted on said rocker arm so that a first scanning finger of said second pair is in contact with

Spaced-apart scanning fingers engage said third pivot point while a second scanning finger of said second pair of spaced-apart scanning fingers follows said fourth curved contour, and such that said second scanning finger of said second pair of spaced-apart scanning fingers engages said fourth pivot point while said first scanning finger of said second pair of spaced-apart scanning fingers follows said third curved contour.

3. The mechanical booster (10) of claim 1 or 2, characterized in that said stroke-performing means (16) is a fluid-operated cylinder (14) mounted to said housing, said fluid-operated cylinder having a piston rod engaging said driven portion of said coupling means, and said piston rod being capable of linear movement between a retracted position and an extended position corresponding to said first sensing finger engaging said first pivot point and following said first cam contour, respectively.

4. Mechanical power amplifier of claim 1 or 2, characterized in that said first and second pivot points are first and second dip formations (44, 46) in said first and second curve contours, respectively.

5. Mechanical power amplifier (10) of claim 1 or 2, characterized in that said first and second curve contours (42, 43) have an integrated U-shaped contour, said first curve contour (42) being one leg of said integrated U-shaped contour and said second curve contour (43) a second leg of said integrated U-shaped contour.

6. The mechanical booster (10) of claim 5, characterized in that said first pivot point (44) is located at an end of said one leg of said integrated U-shaped contour, and that said second pivot point (46) is located at an end of said second leg of said integrated U-shaped contour.

7. The mechanical booster (10) of claim 1 or 2, characterized in that said rocker arm (20) is a wobble rocker arm having said driving end (38) and said driven end (36), said driving end and said driven end having a driving slot (34) and a driven slot (30), respectively, and said stroke-performing means slidably engages said driven slot and said output member slidably engages said driven slot.

8. Mechanical power amplifier (10) of claim 1 or 2, characterized in that said rocker arm (20) has the following features:

a wobble rocker arm having said driven end (36) and said driving end (38);

a driven rocker arm secured to said driven end and said stroke-exerting means; and

a drive rocker arm pivotably attached to said drive end and to said output part.

9. The mechanical force amplifier (10) of claim 1 or 2, characterized by means (58) mounted on said housing for supporting said workpiece when it experiences an impact from said tool.

10. The mechanical force amplifier (10) of claim 1 or 2, characterized in that, wherein said pair of spaced apart sensing fingers comprises a pair of pins (28, 32) mounted on said rocker arm (20), each of said two pins being in slidable engagement with a corresponding one of said first and second cam contours (42, 43).